Интерпретация на ИЧ спектри

Характеристични (групови) честоти (ивици)

ОпределениеУсловия за характеристичност

Фактори, влияещи върху характеристичните честотиИвици в ИЧ спектри на някои структурни фрагменти в органичните молукули

на алканина алкенина алкинина бензенина алкохоли и фенолина етерина карбонилни съединенияна амини

Интерпретация на ИЧ спектри



Ивиците на дадена функционална група в органичните съединения, честотата на които не се променя значително при промяна на химичното обкръжение на функционалната група

Характеристични честоти

Ивиците на дадена функционална група в органичните съединения, честотата на които не се променя значително при промяна на химичното обкръжение на функционалната група


Условия за характеристичност(Трептене на двуатомни молекули)

Кръгова честота на трептенето е равна на

Съответно честотата и вълновото число са:

k

1

2

k ~

1

2 c

k

m m

m m1 2

1 2

където k е еластичност на връзката, а – приведената маса

Условия за характеристичност

Честотата и вълновото число са:

1

2

k ~

1

2 c

k m m

m m1 2

1 2

1. Когато приведената маса на атомите в една връзка от два атома, , се различава съществено от тази на повечето двойки атоми в другите връзки

2. Когато еластичността на връзката (силовата константа), k, е по-голяма от тази на останалите връзки в молекулата



1

2

k ~

1

2 c

k m m

m m1 2

1 2

1. Когато приведената маса на атомите в една връзка от два атома, , се различава съществено от тази на повечето двойки атоми в другите връзки

(C-H) = 12*1/(12 + 1) = 12/13 = 0.923(N-H) = 14*1/(14 + 1) = 14/15 = 0.933(O-H) = 16*1/(16 + 1) = 16/17 = 0.941

(C-C) = 12*12/(12 + 12) = 12/2 = 6.0 (N-N) = 14*14/(14 + 14) = 14/2 = 7.0



1

2

k ~

1

2 c

k m m

m m1 2

1 2

(C-H) = 12*1/(12 + 1) = 12/13 = 0.923

(C-C) = 12*12/(12 + 12) = 12/2 = 6.0

55.2923.0

6

)(

)(

)(

)(

HC

CC

CC

HC



1

2

k ~

1

2 c

k m m

m m1 2

1 2

(C-H) = 12*1/(12 + 1) = 12/13 = 0.923

(C-C) = 12*12/(12 + 12) = 12/2 = 6.0

55.2923.0

6

)(

)(

)(

)(

HC

CC

CC

HC

2.511155

2900

От учебника на проф. Андреев в частта за трептения на парафинови въглеводороди:



1

2

k ~

1

2 c

k m m

m m1 2

1 2

2. Когато еластичността на връзката е по-голяма от тази на останалите връзки в молекулата

414.12)(

)(

)(

)(

CCk

CCk

CC

CC



1

2

k ~

1

2 c

k m m

m m1 2

1 2


414.12)(

)(

)(

)(

CCk

CCk

CC

CC

437.11155

1660

От учебника на проф. Андреев в частта за трептения на олефинови въглеводороди:



1

2

k ~

1

2 c

k m m

m m1 2

1 2


225.115.12

3

)(

)(

)(

)(

CCk

CCk

CC

CC

319.11660

2190

От учебника на проф. Андреев в частта за трептения на ацетиленови въглеводороди:

Фактори, влияещи върху характеристичните

честоти

Вибрационно взаимодействие Изотопен ефект Електронни ефекти

Индукционен ефект Мезомерен ефект Диполно взаимодействие

Хибридизация, циклично напрежение Асоциация, ефект на разтворителя Фазово състояние

Фактори влияещи - съдържание

Вибрационно взаимодействие

CH2 CH

CH2

CH3

CH2

CH2

CH3

CH

2CH3

1645 1647



Други примери:

Валентните и деформационните трептения на CH3,

Валентните трептения на CH2, NO2, и CO2-

Валентните и деформационните трептения на C-H в бензените

Вибрационно взаимодействие - примери

1

2

k ~

1

2 c

k m m

m m1 2

1 2

Изотопен ефект


1

2

k ~

1

2 c

k m m

m m1 2

1 2

(C-H) = 12*1/(12 + 1) = 12/13 = 0.923

(C-D) = 12*2/(12 + 2) = 24/14 = 1.714

363.1923.0

714.1

)(

)(

)(

)(

HC

DC

DC

HC

330.12235

2973

1

2

k ~

1

2 c

k m m

m m1 2

1 2

(O-H) = 16*1/(16 + 1) = 16/17 = 0.941

(O-D) = 16*2/(16 + 2) = 32/18 = 1.778

375.1941.0

778.1

)(

)(

)(

)(

HC

DC

DC

HC

356.12720

3687


Индукционен ефект ~

1

2 c

k

Електронни ефекти


Мезомерен ефект ~

1

2 c

k

Хибридизация, циклично напрежение

~

1

2 c

k


~

1

2 c

k

Ивици в ИЧ спектри на някои структурни фрагменти в органичните молукули

на алкани на алкени на бензени на алкини на алкохоли и феноли на амини на карбонилни съединения


H

H

H

H

H

H

H

H

H

H

S

AS

S

AS

2960 cm-1

2870 cm-1

2925 cm-1

2850 cm-1

Валентни трептения на CH3 и CH2 групи

H

H

H

H

H

H

H

H

S

AS S

1460 cm-1

1380 cm-1

1470 cm-1

Деформационни трептения на CH3 и CH2 групи

Ивици на метиловите и метиленовите групи

Валентни и деформационни трептения при алканите

Ивици на изопропиловите и третбутиловите групи

Разцепване на s(CH3) при изопропиловата група

Изопропил етер

Изопропил етер (разтеглен)

Разцепване на s(CH3) при изопропиловата група

Разцепване на s(CH3) при третичната бутилова група

Третична бутилова група

Ивици на алкените и бензените

750-675 сm-1 двойната връзка е цис заместена 990-930 сm-1 двойната връзка е транс заместена 840-790 сm-1 двойната връзка е тризаместена 895-885 сm-1 двойната връзка е крайна, дизаместена Ако има две ивици в интервалите: 1000-980 cm-1 (ср) и

915-905 сm-1 (с) двойната връзка е крайна, монозаместена. Често се наблюдава първият обертон в интервала 1840-1820 сm-1.

Ако ивиците са две в интервалите: 770-735 сm-1 и 715-690 сm-1 бензеновото ядро е моно заместено - вж. отново в интервала 3100-3000 см-1. При добра разделителна способност на апарата се наблюдава триплет с възходящ интензитет.

770-735 сm-1 бензеновото ядро е орто дизаместено 815-770 сm-1 и 725-680 сm-1 бензеновото ядро е мета

дизаместено. 860-800 сm-1 бензолното ядро е пара дизаместено

Определяне на заместването в алкените и бензените

Пример за ИЧ спектър на алкен

750-675 ñm-1 äâîéíàòà âðúçêà å öèñ çàìåñòåíà

Циклоктен


990-930 ñm-1 äâîéíàòà âðúçêà å òðàíñ çàìåñòåíà

2-октен


1000-980 cm-1 (ср.) и 915-905 cm-1 (с.) двойната връзка е крайна, монозаместена

1-децен

Пример за ИЧ спектър на монозаместен бензен

Изопропилбензен

770-735 сm-1 и 715-690 сm-1 бензеновото ядро е моно заместено

Пример за ИЧ спектър на монозаместен бензен

Етилбензен

770-735 сm-1 и 715-690 сm-1 бензеновото ядро е моно заместено

Ивици на алкините

(≡C-H) = 3320-3380 cm-1 (по-тясна от (OH) и по-широка от (NH))(C≡C) = 2280-2100 cm-1 (понякога е слаба при сим. замест. алкини)(≡C-H) = 700-600 cm-1 (понякога дублетна ивица)2(C-H) = ~1240 cm-1 (обертон)

Пример за ИЧ спектър на алкин

Ивици на алкохоли и феноли

Пример за ИЧ спектър на алкохол

(CO-H) = 3350 cm-1 (при водородна връзка)(H2C-OH) = 1070 - 1020 cm-1(силно-интензивна ивица)

(C-H) = 770-735 сm-1 и 715-690 сm-1 бензеновото ядро е моно заместено

Бензилов алкохол

(CO-H) = 3350 cm-1 (при водородна връзка)(H2C-OH) = 1070 - 1020 cm-1(силно-интензивна ивица)

(C-H) = 860-800 cm-1 бензеновото ядро е пара заместено (C=O) =1765-1645 cm-1 за алдехиди

Пример за ИЧ спектър на фенол

Plamen Penchev

Спектър на фенол

Ивици на алифатни и ароматни етери

Ивици на кетони, алдехиди и карбоксилови к-ни

(C=OH) = 1775 – 1650 cm-1 (интензивна ивица)2(C=O) = ~3350 cm-1 (обертон)(C-H) = 770-735 cm-1 и 715-690 cm-1 монозаместен бензен

Пример за ИЧ спектър на ароматен кетон

(C=OH) = 1735 – 1675 cm-1 (интензивна ивица)(H-CO) + 2(C-H) = ~2820 и 2720 cm-1 (Ферми резонанс)

(C-H) = 770-735 cm-1 и 715-690 cm-1 монозаместен бензен

Пример за ИЧ спектър на ароматен алдехид

Еквивалент на ненаситеност(double bond equivalent)

2

H2)(2nEH K

2

)V- (2)22(EH k

n

където n е броят на въглеродните атоми, а HK се

нарича водороден еквивалент. HK = 2 – VK, където VK е

валентността на елемента.

Еквивален на ненаситеност

Интерпретация на ИЧ спектри

Documents